JP2003515446A - Ｋ３１モードにおいて動作する複合超音波変換器アレイ - Google Patents

Ｋ３１モードにおいて動作する複合超音波変換器アレイ

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JP2003515446A
JP2003515446A JP2001541623A JP2001541623A JP2003515446A JP 2003515446 A JP2003515446 A JP 2003515446A JP 2001541623 A JP2001541623 A JP 2001541623A JP 2001541623 A JP2001541623 A JP 2001541623A JP 2003515446 A JP2003515446 A JP 2003515446A
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エム ギルモア ジェームス
ディー フレイザー ジョン
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Koninklijke Philips NV
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Philips Electronics NV
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
    • B06B1/0607—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements
    • B06B1/0622—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction using multiple elements on one surface
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices

Abstract

(57)【要約】 ｋ３１モードにおいて動作する超音波変換器アレイ素子を、結合されて導電性充填材料（７２，７６，７９）による２−２複合物を形成する２つの圧電副素子（Ａ１，Ａ２；Ｂ１，Ｂ２；Ｃ１，Ｃ２）によって形成する。活性化電位を前記導電性充填材料に印可し、帰路電位を前記副素子の外側の向かい合わない面に印可する。好適には、前記導電性充填材料は、導電性エポキシを含む。１及び２次元におけるこれらのような素子のアレイを、活性化電位の反対の極性に接続された行における１つ置きの切り込みにおける前記導電性エポキシによって形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、超音波診断変換器アレイに関し、特に、Ｋ３１モードにおいて動作
する超音波変換器アレイに関する。
【０００２】 超音波変換器アレイは、医療用超音波イメージングプローブ又は走査ヘッドに
おける送信及び受信素子として使用される。このようなアレイを、圧電材料の板
を、アレイを形成する個々の変換素子に切断又はさいの目に切ることによって形
成する。前記アレイの素子を、前記アレイ素子からの信号の時間を決められた励
起及び受信によって、前記アレイに、方向付けられると共に収束された超音波エ
ネルギーのビームを送信させ、これらのビームに沿ったコヒーレントエコー情報
を受信させるビームフォーマッタに結合する。前記圧電材料は、多くの医療用イ
メージング装置に好適であるＰＺＴのようなセラミック材料を有するポリマ又は
セラミックを含んでもよい。
【０００３】 前記変換器アレイに、励起信号に応じる良好な効率と、低レベルエコー信号に
対する良好な感度とを示させるために、前記アレイ素子の電気的インピーダンス
を、これらが接続された電気回路網に厳密に適合させることが望ましい。このよ
うな電気回路網は、ケーブルとパッシブ及びアクティブ電子構成要素とを具える
。しかしながら、前記変換素子は、一般的に、動作周波数、開口サイズ及び素子
間ピッチのような特定の所望の性能特徴を示すように設計される。これらの基準
は、今度は、特定の誘有する電性特性を有する所定の圧電材料に関する前記素子
の電気的インピーダンスを大いに確立する前記変換素子の特定の寸法を規定する
。比較的高い動作周波数が望ましいか、素子を１．５Ｄ又は２ｄアレイにおいて
供給すべき場合、前記アレイ素子の寸法は比較的小さくなり、これは今度は結果
として、前記変換素子に関してしばしば数百又は数千オームの範囲における比較
的高い電気的インピーダンスを生じる。ケーブルインピーダンスは一般的に２０
−３００Ωの範囲であり、前記変換素子に接続された電気回路網のインピーダン
スは１００Ωよりかなり低い。したがって、前記変換素子とケーブル又は回路網
との間の望ましくないインピーダンス不整合がしばしば生じる。
【０００４】 多数のアプローチが、前記アレイ素子のインピーダンスを減らすことによって
インピーダンス不整合を軽減するために用いられてきた。一つは、固有の低イン
ピーダンスを有する圧電材料を開発することによる。しかし、これらの材料は、
現在において大部分は実験的であり、しばしば、電気機械的結合又は温度依存性
のようなパラメータに関して標準的な圧電セラミックより劣っている。他のアプ
ローチは、変換素子を、電気的に並列に接続されたセラミックの薄層のスタック
として形成することである。各々の薄層は比較的低いインピーダンスを示し、薄
層のスタックは、完全な厚さの前記圧電材料と比べてより大きい有効面積を示す
ため、多層セラミックの電気的インピーダンスは比較的低くなる。しかしながら
、このような薄い多層変換器を商業的量においてかつ商業的に手ごろな費用にお
いて製作することは、まだ十分に成し遂げられていない。さらに、特に１．５Ｄ
及び２Ｄアレイに関するこのような変換器の多層への電気的接続を与える能力は
、きわめて制限されるおそれがある。したがって、効率的で、低コストで、低イ
ンピーダンスのアレイ変換器に対する必要性は、存在しつづける。
【０００５】 本発明によれば、低インピーダンス変換器アレイは、前記アレイ素子をＫ３１ モードにおいて動作することによって与えられる。この動作モードにおいて、前
記素子の電気的インピーダンスは、前記変換素子の有利な高さ対厚さ比によって
減少する。電気的接続部を、前記変換アレイの上部及び下部の代わりに側部に対
して容易に形成できる。本発明の一態様によれば、前記素子を２つの副素子から
構成し、一方の極性の電極を前記副素子の向かい合った側に付け、他方の極性の
電極を前記副素子の向かい合わない側に付ける。本発明の他の態様によれば、導
電性充填材を使用し、前記素子の電極を形成する。好適実施形態において、導電
性材料は、前記アレイの複合充填材構造及び電極構造を与える。
【０００６】 本発明は、各々が方向１と交差する上面及び底面と、方向３と交差する直交側
面とを有する複数の圧電素子と、前記圧電素子の各々の側面上において位置する
２つの電極とを具え、双方の電極を、２つの極性の活性化電位の印可に関して前
記底面上の領域からアクセス可能とし、前記素子を前記方向３において活性化し
、超音波を前記方向１において放射させる、ｋ３１変換器アレイに関する。
【０００７】 このｋ３１変換器アレイの実施形態において、前記素子は、前記方向３におい
て極性化し、超音波を前記方向１において放射し、前記２つの電極のいずれも、
活性化電位の印可に関して前記上面の上の領域からアクセスされない。各々の圧
電素子は、前記方向１において延在する切り込みによって分離され側面が互いに
向かい合った２つの副素子と、前記切り込みにおける前記側面において位置し一
方の極性の活性化電位を印可する２つの電極と、前記副素子の２つの他の側面に
おいて位置し他方の極性の活性化電位を印可する２つの電極とを具えることがで
きる。前記４つの電極が位置する前記４つの副素子面は、すべて前記方向３と交
差する。圧電素子の前記副素子を前記方向３において向かい合う向きにおいて極
性化する。圧電素子の各々の副素子は、他方の副素子のキャパシタンスと並列に
おけるキャパシタンスを示す。圧電素子の前記副素子の２つの他方の側面におい
て位置する前記２つの電極の各々を、隣接する圧電素子の電極に電気的に接続す
る。
【０００８】 本発明は、方向１における超音波送信に関して方向３において活性化される複
数の圧電素子を具え、各圧電素子が前記方向１において延在する切り込みによっ
て分離された２つの副素子を含み、前記副素子が前記切り込みにおいて互いに向
かい合った面を有し、各副素子が前記方向１において延在する他の面を有し、各
圧電素子が、前記切り込みにおいて位置し、第１導電性の活性化電位に関する前
記素子の第１電極と、第２極性の活性化電位に関する各副素子の前記他の面にお
いて各々位置する第２及び第３電極とを与える導電性充填材を含む、ｋ３１変換
器アレイにさらに関する。
【０００９】 このｋ３１変換器アレイの実施形態において、前記第２及び第３電極が、前記
アレイの隣接する変換素子に関する電極をさらに具える。前記第２及び第３電極
は、各々、隣接する変換素子間の切り込みにおいて位置する導電性充填材を具え
る。前記第２及び第３電極を共通電位に電気的に接続する。前記共通電位を基準
電位とする。一方の副素子を、前記第１電極から前記第２電極への方向において
極性化し、他方の副素子を、前記第１電極から前記第３電極への方向において極
性化する。前記極性化方向は前記方向３である。前記アレイは、超音波を送信す
る放射表面を有し、前記電極の各々を前記アレイの前記放射表面と反対側の表面
において活性化電位源に電気的に接続する。
【００１０】 本発明は、隣接する素子を結合すると共に共通導電性接続部を前記結合された
素子に与える導電性充填材を含む切り込みによって分離した圧電副素子の第１行
を具えるｋ３１複合変換器アレイにおいて、該アレイの各素子が複数の隣接する
副素子を具える、ｋ３１複合変換器アレイにさらに関する。
【００１１】 このｋ３１複合変換器アレイの実施形態において、前記副素子は、超音波を方
向１において送信し、前記切り込みは前記方向１において延在し、前記副素子を
方向３において印可された電位によって活性化する。前記方向３における連続的
切り込みの導電性充填材は、前記アレイの交互の極性の電極を具え、残りの前記
連続的切り込みの導電性充填材は、個々の変換素子に関する活性化電位電極を具
える。
【００１２】 このｋ３１複合変換器アレイの一実施形態において、電気的接続部を前記電極
にプリント回路の導電性配線によって形成する。前記プリント回路の隣接する配
線の極性は、交互である。前記電気的接続部を、前記アレイの超音波を送信する
表面と反対側の表面における前記電極に形成する。
【００１３】 このｋ３１複合変換器アレイの他の実施形態において、電気的接続部を前記電
極にケーブルの導体によって形成する。
【００１４】 前記電気的接続部を、前記アレイの超音波を送信する表面と反対側の表面にお
ける前記電極に形成する。
【００１５】 このｋ３１複合変換器アレイの実施形態において、前記副素子を前記方向３に
おいて交互に極性化する。前記アレイの各素子は、活性化電位が印可される中央
導電性粘着性電極を有する２つの副素子と、基準電位が印可される前記素子の反
対側における外部電極とを具える。前記外部電極は、さらに、隣接する変換素子
に関する外部電極を具える。
【００１６】 実施形態において、このｋ３１複合変換器アレイは、さらに、隣接する素子を
結合すると共に共通導電性接続部を前記結合された素子に与える導電性充填材を
含む切り込みによって分離した圧電副素子の第２行を具え、前記第２行が前記第
１行と平行である。前記第２行を前記第１行から、電気的に絶縁する切り込みに
よって分離する。
【００１７】 このｋ３１複合変換器アレイの実施形態において、各々の行の１つ置きの前記
連続的切り込みの導電性充填物が基準電位電極を具え、残りの前記連続的切り込
みの導電性充填材が個々の変換素子に関する活性化電位電極を具える。ある行の
前記基準電位電極に、隣接する行の前記活性化電位電極を整列させる。圧電副素
子の隣接する行を、絶縁切り込みによって分離する。前記ｋ３１変換素子の各々
は、２−２複合物を具える。
【００１８】 本発明は、次元３において極性化され、超音波を次元１において放射し、前記
次元１の平面における切り込みによって分離された複数の圧電副素子と、前記圧
電副素子の前記切り込みにおいて互いに向かい合った面において形成された複数
の電極と、１つ置きの前記切り込みにおける電極に結合された活性化電位接続部
と、前記１つ置きの切り込み間にある前記切り込みにおける電極に結合された帰
路電位接続部とを具えるｋ３１変換器アレイにさらに関する。
【００１９】 このｋ３１複合変換器アレイの実施形態において、前記切り込みを充填材で満
たし、これにより、該ｋ３１複合変換器アレイが２−２複合物を含む。前記充填
材は、前記切り込みにおける前記向かい合った面に関する前記導電性電極を与え
る導電性粘着性材料を含む。前記導電性粘着性材料は、導電性エポキシ材料を含
む。
【００２０】 本発明は、次元３において極性化され、超音波を次元１において放射し、前記
次元１の平面において直交する切り込みによって副素子の行に分離された複数の
圧電副素子と、各々の行の前記圧電副素子の前記切り込みにおいて互いに向かい
合う面において形成された複数の電極と、各々の行における１つ置きの前記切り
込みにおける電極に結合された活性化電位接続部と、各々の行における前記１つ
置きの切り込みの間にある前記切り込みにおける電極に結合された帰路電位接続
部とを具える２次元ｋ３１変換器アレイにさらに関する。
【００２１】 この２次元ｋ３１変換器アレイの実施形態において、前記行を、電気的に絶縁
する切り込みによって互いに分離する。ある行の活性化電位電極を、隣接する行
の帰路電位電極と整列させる。前記電極を、前記切り込みにおいて位置する導電
性充填材によって形成する。前記導電性重点材は導電性エポキシを含む。
【００２２】 最初に図１を参照し、先行技術において既知のように動作する変換器アレイ素
子１２の側面図を示す。圧電アレイ素子１２のボディを、幅の寸法よりも大きい
高さの寸法を有し、前記素子を所望のモード、例えばこの図において垂直におい
て選択的に振動させ、送信波が前記素子の上面から外部へ出るように示す。この
圧電ボディは、前記素子の上面にメッキされた電極１４と、前記素子の底面にメ
ッキされた電極１６とを有する。前記変換素子を、前記上面及び底面電極に印可
される電位１０によって圧電発振に励起する。前記圧電材料を矢印１８によって
示すように底面から上面に極性化する。前記変換素子を駆動電位の印可によって
励起すると、前記圧電発振は、超音波２０を前記変換素子の上面から送信させる
。前記変換素子に隣接する方向矢印３及び１は、標準基準方向を示す。前記変換
素子は前記方向３において極性化され、駆動され、波を前記方向３において送信
するため、前記変換素子の動作モードをｋ３３動作モードとして記述することが
できる。
【００２３】 図２は、ｋ３１動作モードにおいて動作する変換器素子を示す。このモードに
おいて、電極２４及び２６を、上面及び底面の代わりに圧電ボディ２２の側面に
おいて形成する。電位１０を前記電極に印可すると、前記変換器は、この図にお
いては水平方向である前記方向３において駆動される。極性化及び励起方向３は
、超音波の意図する方向１と直交する。前記印可された励起電位は、前記圧電材
料において前記方向３において歪みを生じさせ、結果としてポアッソン効果及び
直接圧電クロス結合として知られる効果により、前記方向１における歪みも生じ
る。前記方向１の歪みは、超音波を前記方向１において放射させる。圧力波も前
記方向３において発生されるが、前記方向１及び３における異なった変換器次元
の利点により、前記圧力波は、異なった周波数帯域になる。これは、前記変換器
素子の次元を、方向１の波が所望の共振周波数になり、方向３における横波が興
味のある周波数帯域外になるように選択することを意味する。変換素子を駆動し
、超音波を直交方向において放射することにおいて固有の電気機械的結合の非能
率性が存在する。しかしながら、以下に説明するように、ｋ３１動作素子のより
低いインピーダンスは、電気的接続部への改善されたアクセスと共に、この非能
率性を相殺する利益である。
【００２４】 図３は、慣例的なｋ３３モードにおいて動作する他の変換素子を示す。この変
換素子を、該素子の中央に設けられた再分切り込み３２によって形成された２つ
の再分副素子１２ａ及び１２ｂによって形成する。この例における前記素子を２
単位高さ×１単位幅×１単位奥行きと考える。この副素子を、正活性化電位の底
面電極１６ａ及び１６ｂへの印可によって励起する。上面電極１４ａ及び１４ｂ
を接地電位に結合する。前記変換素子の上面の接地端は、代表的に、マッチング
層及びレンズカバーによって分離された患者と向かい合う。前記活性化電位を、
代表的に、前記素子の底面に装着されたダンピング層を経て印可する。
【００２５】 図３の変換素子は、前記圧電材料の誘電特性とその寸法とによって決定される
インピーダンスを有する。前記インピーダンスはキャパシタンスの逆関数である
ため、前記キャパシタンスをできるだけ大きくすることが望ましい。前記キャパ
シタンスは、式Ｃ＝εＡ／ｄによって決定され、ここでεは前記圧電素子の誘電
率、Ａは電極面積、ｄは前記電極間の距離である。図３において、各電極は１×
１であり、これらの電極に１の基準面積を与える。電極間隔は２であり、前記変
換素子に１／２の基準キャパシタンスを与える。
【００２６】 図４ａは、本発明によるｋ３１モードにおいて動作する再分変換素子を示す。
前記変換素子は、前の図面の変換素子と同じ高さ、幅及び奥行きを有する。この
実施形態において、電極を、２つの副素子２２ａ、２２ｂの外側の向かい合って
いない面３４及び３６においてと、再分切り込み３２における前記副素子の隣接
する向かい合った面とにおいて形成する。ｋ３１モードにおける動作を、図示し
たように正電位を切り込み３２における前記向かい合った面における２つの電極
に印可し、向かい合っていない面３４及び３６における電極を設置することによ
って与える。このように、各電極が１×２の寸法と、したがって２の基準面積を
有することがわかる。さらに、前記２つの副素子は、前記活性化及び接地電位が
取り付けられているような理由により、電気的に並列である。このように、前記
変換素子全体としては、４の基準面積を有する。前記反対に極性化された電極間
の距離は、前記中央の切り込みから外側の縁までの距離であり、これは２分の１
の基準距離である。これらの寸法を前記キャパシタンスの式において使用すると
、 Ｃ＝εＡ／ｄ＝４ε／（１／２）＝８ε がわかり、これは図３の変換素子のキャパシタンスの１６倍である。このように
、図４ａの変換素子は、図３の変換素子の１６分の１のインピーダンスを示し、
ｋ３１変換器の電気機械的結合非能率性に関して大いに補償する利点を示す。
【００２７】 その電極がすべて前記変換器アレイの側面から底面に延在する図４ａの実施形
態は、すべての電極に前記変換素子の底面からアクセスできるため、電気的取り
付けにおいて容易さを与える。図４ｂは、プリント回路ボード４０の表面の一部
の上面図である。ボード４０の上面において、接続パッド４６を周期的に有する
導電トレース４２がある。これらの接続パッドは、図４ａの変換素子の幅だけ分
離され、前記変換素子が接続パッド４６の上面において置かれた場合、外側の電
極３４及び３６は接続パッド４６と整列し、これらに電気的に接続され、これら
２つの電極の接地を与える。プリント回路ボード４０の底面における並列導電ト
レース４４は、メッキ貫通穴を通って周期的に延在し、接続パッド４８を形成す
る。図示した接続パッド４８を変換素子の切り込み３２における２つの電極に整
列させ、電気的に接続し、これによって、正の活性化電位をこれら２つの電極に
与える。このように、すべての電気的接続部を、図４ａの変換素子の電極に対し
、前記変換素子の底面において位置するＰＣＢ又はケーブルから形成することが
でき、複数の前記変換素子を１．５Ｄ又は２Ｄアレイにおいて配置する場合、相
当に有利である。接続部を前記電極に対して形成する好適な方法は、欧州特許出
願公開明細書０８７２２８５号に記載のようなアコースティックバッキング材料
において埋め込まれた可撓性回路による。
【００２８】 本発明の他の態様によれば、切り込み３２の内側の再分素子面における電極を
、導電性接着剤のような導電性充填材料で形成する。この目的に好適な導電性エ
ポキシは、Ｃｈｏｍｅｒｉｃｓ及びＥｃｃｏｂｏｎｄから利用可能である。前記
切り込みの内側の分離した面を前記導電性エポキシで慎重に覆う必要はなく、む
しろ、前記切り込みを、真空堆積又はスキージングのような種々の処理のいずれ
かによって導電性エポキシで単純に満たす。これは、前記変換素子を、充填材で
ある導電性エポキシによって一体化された圧電材料の母体と２つの副素子２２ａ
及び２２ｂの複合物として効果的に形成する。前記変換素子は、したがって、２
−２複合物である。
【００２９】 導電性充填物電極材料のこの概念を拡張し、ユニットを製造するのに容易な素
子のアレイを形成してもよい。単一圧電材料又は複合物としてもよい圧電材料の
ブロックを、図５の側面図において示すように別個の副素子５１、５３、５７、
５９に切断する。前記切り込みを、６２、６４、６６及び６８において示すよう
に導電性エポキシで満たす。前記別個の副素子を、極性化矢印によって示すよう
に交互に極性化する。活性化電位を、図において示すように１つ置きの充填され
た切り込みに印可する。この実施形態において、副素子５１及び５３は、切り込
み６２における導電性エポキシに印可された電位によって活性化される１つの変
換素子を形成する。この素子に関する電気的帰路を、切り込み６４における導電
性エポキシ端子と、素子５１の左側における導電性エポキシ（図示せず）とによ
って与える。第２変換素子を、副素子５５及び５７によって形成する。この素子
を、切り込み６４及び６８における導電性エポキシによって与えられる電気的帰
路を有する切り込み６６における導電性エポキシに印可された電位によって活性
化する。前記帰路電極材料は、副素子５５及び５７によって形成された変換素子
のいずれかの側における隣接する素子と共用されることがわかる。追加の変換素
子を、これら２つの素子のいずれかの側において同様に形成する。
【００３０】 図５の副素子を、１つの活性化電位よって調和して励起することもでき、単一
複合素子として動作することもできる。図において示した交互極性化及び電気的
接続シーケンスは、すべての前記圧電副素子を位相において振動させ、圧力波が
前記複合物の上面及び底面から放射する。このユニットの電気的インピーダンス
は、前記複合構造の切り込みのピッチ及び幅によって決定される。
【００３１】 図６は、本発明の原理に従って構成された２Ｄ変換器アレイを示す。この変換
器アレイを、圧電板を２つの直交方向における複数の切り込みによって切断し、
これによって図においてＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１及びＣ２として示すよう
な複数の副素子を形成する。次に前記切り込みを導電性エポキシで満たす。次に
前記導電性エポキシを前記直交方向の一方における切り込みから除去し、これを
、前記切り込みを再切断し、絶縁する空気で満たされた切り込みを残すことによ
って行うことができる。これらの切り込みを、望むなら、電気的に絶縁する材料
で満たすことができる。交互製造技術は、前記圧電板をある方向において切断し
、前記切り込みを導電性エポキシで満たし、次に、前記構造を著効する方向にお
いて切断し、電気的に絶縁する切り込みを形成することである。絶縁切り込み８
０の１つを図６に示し、これは副素子Ａ１、Ａ２、Ｂ１及びＢ２を含む素子の行
を副素子Ｃ１及びＣ２を含む行から分離する。
【００３２】 前記導電性エポキシ電極を、図１において１つ置きの極性回路によって示すよ
うなプリント回路ボード、可撓性回路又はケーブルの１つ置きの導電性トレース
に接続する。信号を前記電極に印可する効果的な方法は、参照によってその内容
がここに含まれる欧州特許出願公開明細書第０８７２２８５Ａ２号の図１のよう
なアレイの裏板に埋め込まれた可撓性回路によるものである。これは、副素子Ａ
１及びＡ２に、前記副素子の向かい合う面と、導電性エポキシ電極７４を含む前
記副素子の外側の向かい合わない面における電気的帰路とに接触する導電性エポ
キシ電極７２によって活性化される単一複合変換素子を形成させる。同様に、副
素子Ｂ１及びＢ２は、向かい合う副素子面における導電性エポキシ電極と、導電
性エポキシ電極７４及び７８を含む副素子Ｂ１及びＢ２の向かい合わない側面に
おける電気的帰路とによって活性化される単一複合変換素子を形成する。
【００３３】 副素子Ｃ１及びＣ２は、Ａ１−Ａ２及びＢ１−Ｂ２素子の背後の行における他
の複合変換素子を形成する。Ｃ１−Ｃ２変換素子を、前記２つの副素子の間の切
り込みにおける導電性エポキシ電極７９と、副素子Ｃ１及びＣ２の外側の向かい
合わない側面における導電性エポキシ電極によって与えられた電気的帰路とに活
性化電位を印可することによって励起する。Ｃ１−Ｃ２副素子はＡ１−Ａ２副素
子又はＢ１−Ｂ２副素子と整列しないが、図示した実施形態において、Ｃ１−Ｃ
２副素子はＡ２及びＢ１副素子と整列する。このように、前記変換素子は、前記
２Ｄアレイと交差する互い違いの整列を示す。この整列は、導電性エポキシ電極
７８である変換素子Ｃ１−Ｃ２に関する活性化電極を、隣接する行の帰路電極７
４と整列させることがわかる。同様に、Ｃ１−Ｃ２変換素子のいずれかの側にお
ける帰路電極は、隣接する変換素子の行の活性化電極７２及び７６と整列する。
個々の行のこれらの電極を、互いに、前記行間の切り込み８０によって絶縁する
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 先行技術にしたがって動作する圧電変換器アレイを示す。
【図２】 ｋ３１モードにおいて動作する圧電変換器アレイを示す。
【図３】 再切断され２つの副素子を具える変換器素子を示す。
【図４】 ａは、再切断され、本発明の原理によるｋ３１モードにおいて動作す
る変換素子を示し、ｂは、ａの変換素子と共に使用するのに好適なプリント回路
パターンを示す。
【図５】 本発明の原理によるｋ３１モードにおいて動作する複合圧電変換器構
造を示す。
【図６】 本発明の原理にしたがって構成された２Ｄ変換器アレイを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン ディー フレイザー オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ Ｆターム(参考） 2G047 CA01 EA05 EA10 GB02 GB16 GB21 GB32 4C301 EE06 EE11 GB03 GB09 GB18 GB33 4C601 EE03 EE09 GB01 GB03 GB04 GB06 GB19 GB41 5D019 AA23 BB09 BB12 BB19 FF04 5D107 AA03 BB07 CC01 CC12

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 次元３において極性化され、超音波を次元１において放射するｋ
    ３１変換器アレイにおいて、 前記次元１の平面における切り込みによって分離された複数の圧電副素子と、 前記切り込みにおいて、前記圧電副素子の互いに向かい合う面において形成さ
    れた複数の電極と、 １つ置きの前記切り込みにける電極に結合された活性化電位接続部と、 前記１つ置きの切り込み間のある切り込みにおける電極に結合された帰路電位
    接続部とを具えることを特徴とするｋ３１変換器アレイ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のｋ３１変換器アレイにおいて、前記切り込みを
    充填材料で満たし、それによって該ｋ３１変換器アレイが２−２複合物を構成す
    ることを特徴とするｋ３１変換器アレイ。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載のｋ３１変換器アレイにおいて、前記充填材料が
    、前記切り込みにおける向かい合う面に関する前記導電性電極を与える導電性粘
    着性材料を含むことを特徴とするｋ３１変換器アレイ。
  4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれか１項に記載のｋ３１変換器アレイに
    おいて、２次元変換器アレイを形成するために、 次元１の平面における直交する切り込みによって副素子の行に分離された複数
    の圧電副素子と、 前記切り込みにおける各々の行の前記圧電副素子の互いに向かい合う面におい
    て形成された複数の電極と、 各行における１つ置きの前記切り込みにおける電極に結合された活性化電位接
    続部と、 各行における前記１つ置きの切り込みの間にある切り込みにおける電極に結合
    された帰路電位接続部とを具えることを特徴とするｋ３１変換器アレイ。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載のｋ３１変換器アレイにおいて、前記行を、電気
    的に絶縁する切り込みによって互いに分離することを特徴とするｋ３１変換器ア
    レイ。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載のｋ３１変換器アレイにおいて、ある行の前記活
    性化電位電極を、隣接する行の前記帰路電位電極と整列させたことを特徴とする
    ｋ３１変換器アレイ。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載のｋ３１変換器アレイにおいて、前記電極を、前
    記切り込みにおいて位置する導電性充填材料によって形成したことを特徴とする
    ｋ３１変換器アレイ。
  8. 【請求項８】 請求項４ないし７のいずれか１項に記載のｋ３１変換器アレイに
    おいて、複合変換器アレイを形成するために、 隣接する素子と結合し、前記結合された素子に共通電気的接続部を与える導電
    性充填材を含む切り込みによって分離された圧電副素子の第１行を具え、 前記アレイの各素子が複数の隣接する副素子を具えることを特徴とするｋ３１ 変換器アレイ。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載のｋ３１変換器アレイにおいて、前記副素子が超
    音波を方向１において送信し、前記切り込みが前記方向１において延在し、前記
    副素子を方向３において印可された電位によって活性化することを特徴とするｋ ３１ 変換器アレイ。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載のｋ３１変換器アレイにおいて、前記方向３に
    おける連続的切り込みの導電性充填材が、該アレイの１つ置きの極性電極を具え
    ることを特徴とするｋ３１変換器アレイ。
  11. 【請求項１１】 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のｋ３１変換器アレ
    イにおいて、電気的接続部を前記電極に対してプリント基板の導電性トレースに
    よって形成したことを特徴とするｋ３１変換器アレイ。
  12. 【請求項１２】 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のｋ３１変換器アレ
    イにおいて、電気的接続部を前記電極に対してケーブルの導体によって形成した
    ことを特徴とするｋ３１変換器アレイ。
  13. 【請求項１３】 請求項１１又は１２に記載のｋ３１変換器アレイにおいて、前
    記導電性接続部を前記電極に対して、該アレイの超音波を送信する表面と反対の
    表面において形成したことを特徴とするｋ３１変換器アレイ。
  14. 【請求項１４】 請求項８ないし１３のいずれか１項に記載のｋ３１変換器アレ
    イにおいて、 隣接する素子と結合し、前記結合された素子に共通電気的接続部を与える導電
    性充填材を含む切り込みによって分離された圧電副素子の第２行をさらに具える
    ことを特徴とするｋ３１変換器アレイ。
  15. 【請求項１５】 請求項４ないし１４のいずれか１項に記載のｋ３１変換器アレ
    イにおいて、各行の１つ置きの前記連続的切り込みの導電性充填材が基準電位電
    極を具え、残りの前記連続的切り込みの導電性充填材が個々の変換素子に関する
    活性化電位電極を具えることを特徴とするｋ３１変換器アレイ。
JP2001541623A 1999-12-03 2000-11-20 Ｋ３１モードにおいて動作する複合超音波変換器アレイ Withdrawn JP2003515446A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014528219A (ja) * 2011-09-20 2014-10-23 サニーブルック リサーチ インスティチュート 超音波トランスデューサ及びその製造方法
JP2017512391A (ja) * 2014-02-18 2017-05-18 マイクロファイン・マテリアルズ・テクノロジーズ・ピーティーイー・リミテッド 超広帯域音および超音波トランスデューサ
KR20190075816A (ko) * 2017-12-21 2019-07-01 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 초음파 변환기 및 초음파 프로브 제조 방법

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3449345B2 (ja) * 2000-08-11 2003-09-22 株式会社村田製作所 センサアレイおよび送受信装置
EP1263536A2 (en) * 2000-11-15 2002-12-11 Koninklijke Philips Electronics N.V. Multidimensional ultrasonic transducer arrays
JP5067821B2 (ja) * 2001-04-13 2012-11-07 古野電気株式会社 多周波送受波器
KR20030082303A (ko) * 2002-04-17 2003-10-22 주식회사 프로소닉 배열형 초음파 변환기
US6558331B1 (en) * 2002-05-29 2003-05-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Apparatus and method for harmonic imaging using an array transducer operated in the k31 mode
US20050277836A1 (en) * 2004-02-05 2005-12-15 Proulx Timothy L Transesophageal ultrasound transducer probe
US7567016B2 (en) * 2005-02-04 2009-07-28 Siemens Medical Solutions Usa, Inc. Multi-dimensional ultrasound transducer array
DE102006013220B3 (de) * 2006-03-22 2007-08-02 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Streifenschwinger
US8388885B2 (en) 2008-11-18 2013-03-05 General Electric Company Membrane structure for vacuum assisted molding fiber reinforced article
DE102015103306A1 (de) * 2015-03-06 2016-09-08 Atlas Elektronik Gmbh Schallwandler zum Empfangen von Wasserschalldruckwellen, Schallwandlervorrichtung und Sonar

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3964014A (en) * 1974-10-15 1976-06-15 General Electric Company Sonic transducer array
US4245172A (en) * 1976-11-02 1981-01-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Transducer for generation and detection of shear waves
US4096756A (en) * 1977-07-05 1978-06-27 Rca Corporation Variable acoustic wave energy transfer-characteristic control device
FR2485858B1 (fr) 1980-06-25 1986-04-11 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de transducteurs ultrasonores de formes complexes et application a l'obtention de transducteurs annulaires
US4587528A (en) * 1983-05-19 1986-05-06 The Mead Corporation Fluid jet print head having resonant cavity
US4554558A (en) * 1983-05-19 1985-11-19 The Mead Corporation Fluid jet print head
US4667337A (en) * 1985-08-28 1987-05-19 Westinghouse Electric Corp. Integrated circuit having outputs configured for reduced state changes
US4864179A (en) * 1986-10-10 1989-09-05 Edo Corporation, Western Division Two-dimensional piezoelectric transducer assembly
US4914565A (en) * 1987-05-22 1990-04-03 Siemens Aktiengesellschaft Piezo-electric transducer having electrodes that adhere well both to ceramic as well as to plastics
US5065068A (en) 1989-06-07 1991-11-12 Oakley Clyde G Ferroelectric ceramic transducer
DE3920663A1 (de) * 1989-06-23 1991-01-10 Siemens Ag Breitstrahlender ultraschallwandler
US5187403A (en) * 1990-05-08 1993-02-16 Hewlett-Packard Company Acoustic image signal receiver providing for selectively activatable amounts of electrical signal delay
ATE120670T1 (de) 1990-06-21 1995-04-15 Siemens Ag Verbund-ultraschallwandler und verfahren zur herstellung eines strukturierten bauelementes aus piezoelektrischer keramik.
US5329496A (en) 1992-10-16 1994-07-12 Duke University Two-dimensional array ultrasonic transducers
US5311095A (en) 1992-05-14 1994-05-10 Duke University Ultrasonic transducer array
KR970002997B1 (ko) * 1993-05-04 1997-03-13 대우전자 주식회사 투사형화상표시장치용 광로조절장치의 제조방법
US5553035A (en) 1993-06-15 1996-09-03 Hewlett-Packard Company Method of forming integral transducer and impedance matching layers
US5539965A (en) 1994-06-22 1996-07-30 Rutgers, The University Of New Jersey Method for making piezoelectric composites
US5625149A (en) 1994-07-27 1997-04-29 Hewlett-Packard Company Ultrasonic transductor
US6225728B1 (en) * 1994-08-18 2001-05-01 Agilent Technologies, Inc. Composite piezoelectric transducer arrays with improved acoustical and electrical impedance
US5493541A (en) 1994-12-30 1996-02-20 General Electric Company Ultrasonic transducer array having laser-drilled vias for electrical connection of electrodes
US5704105A (en) 1996-09-04 1998-01-06 General Electric Company Method of manufacturing multilayer array ultrasonic transducers
US6043590A (en) 1997-04-18 2000-03-28 Atl Ultrasound Composite transducer with connective backing block
US5796207A (en) 1997-04-28 1998-08-18 Rutgers, The State University Of New Jersey Oriented piezo electric ceramics and ceramic/polymer composites
JP3382831B2 (ja) 1997-11-11 2003-03-04 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 超音波振動子アレイの製造方法、超音波振動子アレイ、超音波プローブおよび超音波撮像装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014528219A (ja) * 2011-09-20 2014-10-23 サニーブルック リサーチ インスティチュート 超音波トランスデューサ及びその製造方法
JP2017512391A (ja) * 2014-02-18 2017-05-18 マイクロファイン・マテリアルズ・テクノロジーズ・ピーティーイー・リミテッド 超広帯域音および超音波トランスデューサ
KR20190075816A (ko) * 2017-12-21 2019-07-01 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 초음파 변환기 및 초음파 프로브 제조 방법
KR102658983B1 (ko) * 2017-12-21 2024-04-18 제네럴 일렉트릭 컴퍼니 초음파 변환기 및 초음파 프로브 제조 방법

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